KR20120122699A - 저상해 전개식 차량 운전석 에어백 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저상해 전개식 차량 운전석 에어백에 관한 것으로, 차량의 스티어링휠 내에 구비되며, 내부의 인플레이터에서 발생된 압축가스에 의해 전개되는 에어백 모듈에 적용된 운전석 에어백의 구성에 있어서, 상기 에어백의 내부에 유입되는 압축가스가 일측으로부터 충전되어 순차적으로 전개된 후 가스배출공을 통해 외부로 배출되도록 상기 에어백의 내부를 상하로 격리시키는 분리막이 형성되고, 상기 분리막에는 상하 연통을 위한 통기공이 형성되어, 상기 분리막에 의해 에어백 내부가 단계적으로 충전되는 다수의 챔버로 구획된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 구성에 의하면, 에어백 전개 상황의 발생 시, 운전자의 우선 충돌부위인 복부 및 가슴에서부터 후속 충돌부위인 목과 안면부에 대하여 에어백과의 접촉이 순차적으로 이루어지도록 상기 에어백의 각 부위별로 단계적 팽창을 유도함으로써, 높은 압력으로 상하 동시 팽창하여 운전자의 목과 안면부를 후방으로 과도하게 반동시켜 목 부상의 위험성이 높았던 기존 에어백의 단점을 보다 확실하게 보완할 수 있는 바, 상기 다중 챔버의 구조에 의해 에어백의 단계적 팽창을 구현하여 운전자의 상해치를 최소화할 수 있다.

Description

저상해 전개식 차량 운전석 에어백{Low risk deployment driver airbag for vehicle}

본 발명은 저상해 전개식 차량 운전석 에어백에 관한 것으로, 특히, 탑승자 감지시스템이 불필요하여 개발비용 등 생산원가의 절감 및 장치중량의 저감을 도모할 수 있고, 낮은 압력의 싱글 인플레이터만으로도 충분한 전개성능을 발휘하여 상해의 위험이 낮으면서도 안전성이 향상된 저상해 전개식 차량 운전석 에어백에 관한 것이다.

오늘날, 에어백 모듈은 차량 충돌시의 충격으로부터 운전자 또는 탑승자를 보호하기 위한 가장 기본적인 안전장치 중 하나로 인식되고 있다.

상기 에어백 모듈은 차량의 충돌 시 충돌감지센서 및 전자제어유닛(ECU)이 충격을 감지하고 순간적으로 인플레이터(Inflator)를 작동시켜 가스 폭발을 유도함으로써 압축가스를 방출하여 에어백(에어쿠션)을 부풀려서 운전자 또는 탑승자의 안면부와 흉부 등에 대한 충격을 완화시킬 수 있도록 한다.

특히, 운전석 에어백(Driver Airbag)은 일반적으로 스티어링휠(Steering Wheel)의 중앙부에 장착되어 차량의 충돌 시 운전자가 전방으로 향하려는 성향(관성)으로 인해 스티어링휠 등과 같은 차량 내부구조물에 운전자의 안면부나 흉부가 부딪히는 것을 방지해준다.

더욱이 최근에는, 운전자 또는 탑승자의 상해 위험성을 낮추기 위한 노력의 일환으로, 저상해 전개식 에어백 모듈에 관한 연구 및 개발이 다양하게 이루어지고 있다. 여기서 말하는 '저상해 전개식 에어백(Low Risk Deployment Airbag; LRD Airbag)'이란, 에어백 전개 시의 고압에 의한 운전자 또는 탑승자의 상해 위험성을 저감시킬 수 있도록 설계된 형태의 에어백을 의미하는 것으로서, 다른 말로는 '저위험 전개식 에어백'이라고도 한다.

종래의 저상해 전개식 차량 운전석 에어백 모듈은, 운전자 또는 탑승자의 신체 크기에 따라 이를 감지하여 에어백의 전개압력을 조절해주기 위한 탑승자 감지시스템과, 상기 운전자 또는 탑승자의 유형에 따라 적정한 전개압력을 차등적으로 구현하기 위한 듀얼 인플레이터를 포함하는 구성을 이룬다.

상기한 바와 같은 종래의 저상해 전개식 차량 운전석 에어백은, 운전자 또는 탑승자의 신체 크기에 맞는 에어백 전개압력을 능동적으로 조절하여 상해 위험이 적은 에어백 시스템을 구현하기 위해서는 탑승자 감지시스템(Occupant Sensing System)이 반드시 필요하므로, 이로 인해 생산원가가 상승되고 장치중량도 증대되는 문제점이 있었다.

또한, 종래에는 에어백의 전개압력을 선택적으로 차등 적용하기 위해 고압의 듀얼 인플레이터가 사용되기도 하지만, 이 역시 여전히 높은 전개압력으로 인해 특히 어린이의 경우 에어백 사용에 많은 주의가 필요하고 상해의 위험성이 높았다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은, 탑승자 감지시스템이 불필요하여 개발비용 등 생산원가의 절감 및 장치중량의 저감을 도모할 수 있고, 낮은 압력의 싱글 인플레이터만으로도 충분한 전개성능을 발휘할 수 있으므로 상해의 위험을 현저히 낮출 수 있어 안전성이 높은 저상해 전개식 차량 운전석 에어백을 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 저상해 전개식 차량 운전석 에어백은, 차량의 스티어링휠 내에 구비되며, 내부의 인플레이터에서 발생된 압축가스에 의해 전개되는 에어백 모듈에 적용된 차량 운전석 에어백에 있어서, 상기 에어백의 내부에 유입되는 압축가스가 일측으로부터 충전되어 순차적으로 전개된 후 가스배출공을 통해 외부로 배출되도록 상기 에어백의 내부를 상하로 격리시키는 분리막이 형성되고, 상기 분리막에는 상하 연통을 위한 통기공이 형성되어, 상기 분리막에 의해 에어백 내부가 단계적으로 충전되는 다수의 챔버로 구획된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 저상해 전개식 차량 운전석 에어백은, 상기 에어백 본체에 적어도 하나 이상의 챔버가 형성되고, 상기 챔버의 하부에는 또 하나의 챔버가 상기 본체 쪽 챔버의 하부에 연하여 별도로 돌출 형성되며, 상기 각 챔버 간을 격리시키는 분리막에는 상기 챔버 간을 상하 연통시켜주는 통기공이 형성되고, 상기 하부의 챔버가 스티어링휠의 하부를 감싸며 절곡되어 전개될 수 있도록 상기 에어백 본체의 배면 하부와 상기 하부 챔버의 배면 하부간에는 소정길이의 테더로 연결되며, 상기 하부 챔버의 일측에는 가스배출공이 형성된 구성을 이룰 수 있다.

본 발명에 따른 저상해 전개식 차량 운전석 에어백에 의하면, 에어백 전개 시, 운전자의 우선 충돌부위인 복부 및 가슴에서부터 후속 충돌부위인 목과 안면부에 대하여 에어백과의 접촉이 순차적으로 이루어지도록 에어백의 각 부위별로 단계적 팽창을 유도함으로써, 높은 압력으로 상하 동시 팽창하여 운전자의 목과 안면부를 후방으로 과도하게 반동시켜 목 부상의 위험성이 높았던 기존 에어백의 단점을 보다 확실하게 보완할 수 있으며, 따라서 운전자의 상해치를 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 비교적 낮은 폭발압력만으로도 에어백의 전개가 가능하여 기존의 고출력 듀얼 인플레이터를 사용하던 것을 저출력의 싱글 인플레이터로 대체할 수 있게 됨으로써, 생산원가의 절감 및 장치중량의 저감 효과를 도모할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 성인 남성과 여성 및 소인 등 운전자 또는 탑승자의 신체 크기에 따른 각각의 안전성을 고려한 에어백의 전개압력을 차등적으로 적용하기 위한 기존의 탑승자 감지시스템이 불필요해짐으로써, 생산원가의 절감 및 장치중량의 저감 효과를 더욱 증대시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 저상해 전개식 차량 운전석 에어백 모듈이 구비된 스티어링휠의 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 운전석 에어백 모듈의 결합상태를 도시한 도 1의 A-A선 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 운전석 에어백 모듈의 각부 구성을 분리하여 도시한 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 에어백 모듈에 적용된 에어백의 최종 전개상태를 도시한 개략적 측면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에어백의 구조를 나타낸 것으로, 가스유입공과 통기공 및 가스배출공을 통해 압축가스가 다중의 챔버 내로 순차적으로 유입되면서 팽창 후 배출되는 에어백 전개 과정을 보여주는 종단면도이다.
도 6은 상기 에어백의 내부 구조를 다른 방향에서 나타낸 것으로, 가스유입공과 통기공 및 가스배출공을 통해 압축가스가 다중의 챔버 내로 순차적으로 유입되면서 팽창 후 배출되는 에어백 전개 과정을 보여주는 도 4의 B-B선 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 에어백의 구조를 나타낸 것으로, 가스유입공과 통기공 및 가스배출공을 통해 압축가스가 다중의 챔버 내로 순차적으로 유입되면서 팽창 후 배출되는 에어백 전개 과정을 개략적으로 보여주는 부분 종단면도이다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 저상해 전개식 차량 운전석 에어백 모듈을 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 에어백(21)을 포함하는 에어백 모듈(20) 및 인스트루먼트 패널(1) 등의 주변 구성을 나타낸 것이고, 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에어백(21)의 구조를, 도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 에어백(21)의 구조를 각각 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 차량 운전석용 에어백 모듈(20)은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 스티어링휠(10)의 스티어링휠 본체(12) 중앙부에 장착된다.

상기 스티어링휠(10)은, 스티어링휠 본체(12)와, 스티어링휠 본체(12) 내에 장착되는 에어백 모듈(20) 및 에어백 모듈(20)을 덮어씌우는 에어백 커버(30) 등으로 구성될 수 있다.

상기 에어백 모듈(20)은 에어백(21)과, 리테이너(22)와, 인플레이터(23)와, 인플레이터 하우징(24) 및 베이스 플레이트(25)를 포함하여 구성된다.

상기 에어백(21)은 리테이너(22)를 매개로 베이스 플레이트(25)의 상면에 고정되고, 상기 인플레이터(23)는 인플레이터 하우징(24) 내에 수납된 상태에서 베이스 플레이트(25)의 저면부에 취부된다.

이와 같이 인플레이터(23) 및 인플레이터 하우징(24)이 베이스 플레이트(25)에 취부된 상태에서, 리테이너(22)의 저면부에 형성된 스터드 보울트(Stud Bolt; 26)에 너트(27)를 체결함으로써 에어백 모듈(20)의 조립이 완성된다.

또한, 상기 에어백 모듈(20)은 에어백 커버(30)의 저면부에 취부된 상태에서, 리테이너(22)의 측벽면과 대응하는 상기 에어백 커버(30)의 측벽면 상에 브래킷(32)을 매개로 하여 리벳(34)을 통해 결합된다.

상기한 바와 같은 에어백 모듈(20)에 적용되는 본 발명에 따른 저상해 전개식 차량 운전석 에어백(21)은 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 차량의 스티어링(10)휠 내에 구비되며, 내부의 인플레이터(23)에서 발생된 압축가스에 의해 전개되는 에어백 모듈(20)에 적용된 구성에 있어서, 상기 에어백(21)의 내부에 유입되는 압축가스가 가스유입공(210)을 통해 일측으로부터 충전되어 순차적으로 전개된 후 가스배출공(217)을 통해 외부로 배출되도록 상기 에어백(21)의 내부를 상하로 격리시키는 분리막(214)이 형성되고, 상기 분리막에(214)는 상하 연통을 위한 통기공(215)이 형성되어, 상기 분리막(214)에 의해 에어백(21) 내부가 단계적으로 충전되는 다수의 챔버, 즉 1,2차 충전 챔버(213)(216)로 구획된 구조를 이룬다.

상기 에어백(21) 내부의 체적을 형성하기 위한 전면 천과 배면 천의 마주보는 내측면 간에는 다수의 테더(218)(도 6의 단면도 참조)로 상호 연결되어 있어, 압축가스의 유입에 의한 에어백의 팽창 시 일정 두께의 체적을 유지할 수 있게 해준다.

종전의 경우에는 내부에 복수의 챔버를 가지는 높은 압력의 듀얼 인플레이터를 사용하는데 비해, 본 발명에서는 내부에 단일 챔버를 가지는 낮은 압력의 싱글 인플레이터(23)가 사용된다.

상기 가스배출공(Vent Hole; 217)은, 챔버(213)(216) 내에 충전된 압축가스를 에어백(21) 후방으로 유출시켜 에어백(21)의 내압을 낮춰줌으로써 운전자의 상해를 줄이기 위한 용도의 구멍이다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 저상해 전개식 차량 운전석 에어백(21)은, 상기 에어백(21) 본체에 적어도 하나 이상의 챔버, 즉 1차 충전 챔버(213a)가 형성되고, 상기 1차 충전 챔버(213a)의 하부에는 또 하나의 챔버, 즉 2차 충전 챔버(216a)가 상기 본체 쪽 챔버(213a)의 하부에 연하여 별도로 돌출 형성되며, 상기 각 챔버(213a)(216a) 간을 격리시키는 분리막(214a)에는 상기 챔버(213a)(216a) 간을 상하 연통시켜주는 통기공(215a)이 형성되고, 상기 하부의 2차 충전 챔버(216a)가 스티어링휠(10)의 하부를 감싸며 절곡되어 전개될 수 있도록 상기 에어백(21) 본체(1차 충전 챔버(213a))의 배면 하부와 상기 하부 챔버(2차 충전 챔버(216a))의 배면 하부간에는 소정길이의 테더(Tether; 218a)로 연결되며, 상기 하부 챔버(216a)의 일측에는 가스배출공(217a)이 형성된 구성을 이룰 수도 있다.

이하, 도 5 및 도 6에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 저상해 전개식 차량 운전석 에어백의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 차량의 충돌 시 충돌감지센서(미도시)를 통해 충돌을 감지하여 전자제어유닛(ECU; 미도시)으로 감지신호를 보내고, 상기 전자제어유닛에서는 이에 상응하는 점화신호를 인플레이터(23)에 전달하게 된다.

상기 인플레이터(23)에 점화신호가 인가되면 인플레이터(23) 내부의 가스발생제가 폭발 및 연소되면서 소정의 압축가스를 발생시키게 되고, 이 발생된 압축가스는 노즐(도면부호 미도시) 및 가스유입공(210)을 통해 에어백(21)의 가스유입 챔버(211) 속으로 방출되어 통기공(212)을 통해 1차 충전 챔버(213)의 내부로 순간적으로 유입됨으로써 에어백(21)의 하부 및 중앙부를 순식간에 팽창시키게 된다.

상기 1차 충전 챔버(213) 내에 충전된 압축가스는 그 상부의 분리막(214)에 형성된 통기공(215)을 통해 상부의 2차 충전 챔버(216)의 내부로 단시간 내 순차적으로 유입되면서 에어백(21)의 상부마저 팽창시켜 완전 전개 상태를 유지시키고, 상기 2차 충전 챔버(216) 내에 충전된 압축가스는 에어백(21) 상부 배면 쪽의 가스배출공(217)을 통해 배기됨으로써 에어백(21)이 점진적으로 수축된다.

따라서, 본 발명에 의하면, 에어백(21) 전개 상황의 발생 시, 운전자의 우선 충돌부위인 복부 및 가슴에서부터 후속 충돌부위인 목과 안면부에 대하여 에어백(21)과의 접촉이 순차적으로 이루어지도록 상기 에어백(21)의 각 부위별로 단계적 팽창을 유도함으로써, 높은 압력으로 상하 동시 팽창하여 운전자의 목과 안면부를 후방으로 과도하게 반동시켜 목 부상의 위험성이 높았던 기존 에어백의 단점을 보다 확실하게 보완할 수 있다. 즉, 본 발명의 다중 챔버 구조에 의해 에어백의 단계적 팽창을 구현하여 운전자의 상해치를 최소화할 수 있는 것이다.

또한 이러한 본 발명에 의하면, 에어백(21)을 단시간 내에 순간적으로 충전할 필요성이 사라져 기존의 에어백 모듈에 적용된 것과 같은 높은 압력의 가스를 발생시키는 고출력의 인플레이터를 비교적 낮은 압력의 저출력의 싱글 인플레이터(23)로 대체할 수 있게 됨으로써, 그만큼 상해의 위험성을 낮출 수 있음은 물론이고, 생산원가의 절감 및 장치중량의 저감 효과를 도모할 수 있다.

그리고, 성인 남성뿐만 아니라 이들에 비해 상대적으로 신체 크기가 작은 여성이나 소인이 운전 또는 탑승하는 경우에 대한 각각의 안전성을 고려하여 에어백의 전개압력을 차등적으로 적용하기 위해, 운전자 또는 탑승자 신체 조건의 구분 감지에 의한 인플레이터 출력의 강약 조절 방식을 반드시 구현해야 함에 따라 기존 장치에 적용되었던 탑승자 감지시스템(Occupant Sensing System)이나 다단 출력의 듀얼 인플레이터가 불필요 또는 대체 가능해짐으로써, 이 또한 생산원가의 절감 및 장치중량의 저감 효과를 가져올 수 있다.

한편, 도 7에 도시된 본 발명의 다른 실시 예에 따른 저상해 전개식 차량 운전석 에어백의 작용을 설명하면 다음과 같다.

상기 실시 예는 트럭이나 버스 등의 대형 차량용으로 적합한 에어백 전개 구조를 갖는 것으로서, 스티어링휠(10)의 전면에 배치된 에어백(21) 상부 및 중앙부에 해당하는 에어백 본체부위의 1차 충전 챔버(213a)가 우선 충전되고, 1차 충전 챔버(213a)의 하부에 돌출 형성된 2차 충전 챔버(216a)가 단시간 내에 단계적으로 순간 충전된다.

즉, 인플레이터(미도시)에 점화신호가 인가되면 인플레이터로부터 압축가스가 발생되고, 이 발생된 압축가스는 노즐 및 가스유입공(미도시)을 통해 에어백(21)의 가스유입 챔버(미도시) 속으로 방출되어 통기공(미도시)을 통해 1차 충전 챔버(213a)의 내부로 순간적으로 유입됨으로써 에어백(21)의 상부 및 중앙부를 순식간에 팽창시키게 된다. 상기 1차 충전 챔버(213a) 내에 충전된 압축가스는 그 하부의 분리막(214a)에 형성된 통기공(215a)을 통해 하부의 2차 충전 챔버(216a)의 내부로 단시간 내 순차적으로 유입되면서 에어백(21)의 하부마저 팽창시켜 완전 전개 상태를 유지시키고, 상기 2차 충전 챔버(216a) 내에 충전된 압축가스는 에어백(21) 상부 배면 쪽의 가스배출공(217a)을 통해 배기됨으로써 에어백(21)이 점진적으로 수축된다.

이때, 1차 충전 챔버(213a)의 배면 하부와 2차 충전 챔버(216a)의 배면 하부 간에는, 테더(218a)로 연결되어 있으므로, 상기 1,2차 충전 챔버(213a)(216a)에 의해 스티어링휠(10)의 하부가 감싸진 형태의 전개 상태를 유지하여, 이러한 차량의 충돌 환경에 맞게 운전자의 우선 충돌부위인 가슴, 목과 안면부에서부터 후속 충돌부위인 복부에 대하여 에어백(21)과의 접촉이 순차적으로 이루어지도록 상기 에어백(21)의 각 부위별로 단계적 팽창을 유도하게 된다. 이와 같이 작용하는 본 발명 제2 실시 예에 따른 저상해 전개식 차량 운전석 에어백의 효과는 선행 실시 예의 경우와 동일하므로 그 구체적인 설명을 생략한다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 기준하여 설명되어 있으나 이는 예시적인 것이라 할 수 있고, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예들을 생각해 낼 수 있으므로 이러한 균등한 실시예들 또한 본 발명의 특허청구범위 내에 포함되는 것으로 보아야 함은 극히 당연한 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 결정되어야 할 것이다.

1 ; 인스트루먼트 패널 10 ; 스티어링휠
12 ; 스티어링휠 본체 20 ; 에어백 모듈
21 ; 에어백(에어쿠션) 22 ; 리테이너
23 ; 인플레이터 24 ; 인플레이터 하우징
25 ; 베이스 플레이트 26 ; 스터드 보울트
27 ; 너트 30 ; 에어백 커버
32 ; 브래킷 34 ; 리벳
210 ; 가스유입공 211 ; 가스유입 챔버
212, 215, 215a ; 통기공 213, 213a ; 1차 충전 챔버
214, 214a ; 분리막 216, 216a ; 2차 충전 챔버
217, 217a ; 가스배출공 218, 218a ; 테더(Tether)

Claims (2)

1. 차량의 스티어링휠 내에 구비되며, 내부의 인플레이터에서 발생된 압축가스에 의해 전개되는 에어백 모듈에 적용된 차량 운전석 에어백에 있어서,
   상기 에어백의 내부에 유입되는 압축가스가 일측으로부터 충전되어 순차적으로 전개된 후 가스배출공을 통해 외부로 배출되도록 상기 에어백의 내부를 상하로 격리시키는 분리막이 형성되고, 상기 분리막에는 상하 연통을 위한 통기공이 형성되어, 상기 분리막에 의해 에어백 내부가 단계적으로 충전되는 다수의 챔버로 구획된 것을 특징으로 하는 저상해 전개식 차량 운전석 에어백.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 에어백 본체에 적어도 하나 이상의 챔버가 형성되고, 상기 챔버의 하부에는 또 하나의 챔버가 상기 본체 쪽 챔버의 하부에 연하여 별도로 돌출 형성되며, 상기 각 챔버 간을 격리시키는 분리막에는 상기 챔버 간을 상하 연통시켜주는 통기공이 형성되고, 상기 하부의 챔버가 스티어링휠의 하부를 감싸며 절곡되어 전개될 수 있도록 상기 에어백 본체의 배면 하부와 상기 하부 챔버의 배면 하부간에는 소정길이의 테더로 연결되며, 상기 하부 챔버의 일측에는 가스배출공이 형성된 저상해 전개식 차량 운전석 에어백.

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